RADIÓMETRO AUTÓNOMO PARA EL MONITOREO DEL RECURSO SOLAR

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1 IV Cnferenca Latn Amercana de Energía Slar (IV ISES_CLA) y XVII Smps Peruan de Energía Slar (XVII- SPES), Cusc, RADIÓMETRO AUTÓNOMO PARA EL MONITOREO DEL RECURSO SOLAR Albert Mntya Prtugal- almntyap@htmal.cm Ernest Pal Tejada -jpalt@unsa.edu.pe Alca Puma Tac- alca7_ll@htmal.cm Wlsn Cabana Hancc - wl1@htmal.cm Unversdad Nacnal de San Agustín, Departament de Físca, Centr de Energías Renvables y Efcenca Energétca Resumen. Desarrll de un Radómetr de celda cuy prpóst es la evaluacón del recurs slar en stuacnes en las que es necesar un mntre cntnu y autónm en cndcnes gegráfcas cmplcadas. El nstrument desarrllad usa una celda de GaAs (arsenur de gal) y está basad en tecnlgía de mcr cntrladres, tene un rang de a 15 W/m y una reslucón de 1 W/m, funcna cn una pla de lt que le da una autnmía de 1 añ, ls parámetrs de calbracón, sncrnzacón, tasa de muestre, nterval de ntegracón, etc. sn prgramables pr cnexón USB y a través de una PC. La respuesta del radómetr se ha cmparad y calbrad cn un radómetr marca Davs, btenéndse una muy buena crrelacón. Se muestran resultads de pruebas realzadas cn el radómetr en un perd de 48 hras en el edfc de la Escuela de Físca de la Unversdad Nacnal de San Agustín- Arequpa Palabras clave: Radómetr, Mcr cntrladr, Calbracón, Instrumentacón. 1. Característcas y prncp de peracón El nstrument mde la ptenca generada pr una celda encapsulada de GaAs (arsenur de gal), la radacón ncdente en la celda atravesa prevamente un fltr que evta la radacón drecta, la ptenca prducda pr la celda esta relacnada cn la radacón slar según la expresón. Fgura 1. Ftgrafía del radómetr La electrónca del nstrument mde la crrente que prduce la celda cada t segunds, dnde t es la tasa de muestre del sstema y puede tmar valres entre 1s y 1 s, tds ests valres sn almacenads tempralmente durante un nterval a dnde a es el nterval de ntegracón que puede tmar valres entre 1s y 9 hras. Se btene el valr med de ls dats almacenads tempralmente según la ecuacón (1). 1 p 1 p( t) dt a a (1) 1 a a

2 IV Cnferenca Latn Amercana de Energía Slar (IV ISES_CLA) y XVII Smps Peruan de Energía Slar (XVII- SPES), Cusc, Este dat se guarda en memra según el valr que tme m, dnde m es la tasa de grabacón de dats y puede tmar valres desde 1s a 9 hras.. El Hardware Desarrllada alrededr del mcrcntrladr 1F675 cuy cnsum en peracón es de apenas 1 A. La base de temp es un crstal de 4Mhz cn un errr máxm de 1 ppm entre - y 7 ºC. El nstrument Incrpra una memra EEPROM que a una tasa de regstr de un dat pr hra, puede almacenar 4 añs de dats. El Radómetr es almentad cn una batería de Lt de 3 vlts CR DURACELL ULTRA. La autnmía máxma es de un añ aunque esta depende de la tasa de muestre y la frecuenca de grabad de dats. Per en el per de ls cass, est es, a una tasa de muestre de1s, se garantza una autnmía de 1 mes. Característcas físcas del Radómetr Altura: 111, mm. Dámetr ntern : 5,38 mm Dámetr extern de la base: 9,6 mm. Tres trnlls de nvelacón Nvel de burbuja (j de pll) 3. El sftware El radómetr puede ser cnectad a un cmputadr pr una cnexón USB, y se puede nteractuar cn el sstema a través de una sere de cmands envads cm cadenas de caracteres ASCII desde la cmputadra. Cualquer Prgrama de cmputadra capas de envar y recbr cadenas de caracteres ASCII pr un puert puede ser usad, pr ejempl el Hyper Termnal de Wndws. Fgura 3.1 Mds de peracón El radómetr puede trabajar en ds mds. Ls cuales se cnfgura envand ls cmands c w Md de peracón captura: este md de peracón esta actv pr defect e ndca que el nstrument envía ls dats drect al PC sn guardarls en memra Md de peracón Escrtura: este md de peracón se actva cuand se envía el cmand w, ndca que el nstrument guardara ls dats tmads en memra. Cmands de cnfguracón a Cmand que cnfgura el nterval de ntegracón, puede tmar valres desde 1 s hasta 9 hras m cmand que cnfgura la tasa de grabad de dats en la memra, puede tmar valres desde 1 s hasta 9 hras t Cmand que cnfgura la tasa de muestre y puede tmar valres entre 1 y 1 s e Cmand que ndca cuant temp esperara el nstrument antes de empezar a regstrar ls dats y puede tmar valres desde 1s a 9 hras h Cmand que cnfgura la hra, tambén nca la peracón en un de ls ds mds de peracón. f Cnfgura la fecha L Cnfgura la lattud G Cnfgura la lngtud d Cnfgura el numer de dentfcacón r Cmand para descargar la memra b Cmand para brrar la memra s Muestra la cnfguracón actual del sstema. N Muestra el estad de la memra

3 Radmetr IV Cnferenca Latn Amercana de Energía Slar (IV ISES_CLA) y XVII Smps Peruan de Energía Slar (XVII- SPES), Cusc, Fgura : Cnfguracón del radómetr 4. Calbracón y cmparacón Se estud el desempeñ del radómetr cmparándl cn el radómetr de celda nstalad en una estacón Davs, la estacón Davs se encuentra en el edfc de la escuela de Físca UNSA Arequpa. El radómetr se nstal a 1 cm. del radómetr de la estacón Davs y a la msma altura. Tant el radómetr Davs cm el radómetr-unsa se prgramarn para empezar a regstrar ls dats a las 6 AM. Del día 4--1 y a una tasa de muestre de 1 dat pr mnut. Prevamente se sncrnzarn ls reljes de ambs radómetrs. La medcón se realz durante 13 hras y ls resultads se muestran en la fgura 3. 1, Davs u radmetr,5, 3: 6: 9: 1: 15: 18: Temp (hh:mm) Fgura 3: respuesta del radómetr Davs y radómetr Unsa (curva nrmalzada) En la fgura 3. se muestra ls resultads tant del radómetr Unsa y del radómetr Davs se bserva una alta crrelacón tant en ls dats de ptenca cm en la sncrnzacón del temp. De la grafca pdems cnclur que ests nstruments sn cmparables.

4 (W/m) uradmetr (W/m) IV Cnferenca Latn Amercana de Energía Slar (IV ISES_CLA) y XVII Smps Peruan de Energía Slar (XVII- SPES), Cusc, Rarmetr DAVIS (W/m) Fgura 4.: Cmparacón del radómetr Davs cn el radómetr Unsa Est es psble pr la flexbldad de la cnfguracón del radómetr Unsa, pues este puede ser prgramad cn una cnfguracón déntca al radómetr Davs. Se grafc la respuesta del radómetr en funcón de la Respuesta del radómetr Davs, ls resultads se muestran en la fgura 4, un ajuste de mínms cuadrads de esta relacón se muestra en la ecuacón : I( ur) I( Rd ) El ajuste muestra un ffset del radómetr de:.44( W / m ) () La fgura 5. Muestra la respuesta del radómetr Davs y el radómetr Unsa para ntensdades que van de ( W / m ) a 1( W / m ) el.95 % de valr real., para ntensdades altas se bserva una desvacón que es cm máxm 1 1 uradmetr Radmetr Davs 1 1 Intensdad de Radacn (W/m) Fgura 5.: Lnealdad del radómetr Unsa y del radómetr Davs Se realzarn pruebas cn el radómetr durante 49 hras en el edfc de la Escuela de Físca de la Unversdad nacnal de San Agustín- Arequpa, ls resultads se muestran en la fgura 6

5 Radasn (W/m) IV Cnferenca Latn Amercana de Energía Slar (IV ISES_CLA) y XVII Smps Peruan de Energía Slar (XVII- SPES), Cusc, Temp (Mn) Fgura 6.: Dats de radacón slar de 3 días tmads cn el radómetr. Cnclusnes De ls resultads se bserva una buena crrelacón en ls dats del radómetr cn el de la estacón Davs El radómetr Unsa es un nstrument prtátl de fácl nstalacón y cn autnmía en el regstr de dats y energía de almentacón. Las pruebas realzadas han mstrad que el radómetr Unsa es un nstrument versátl de baj cst y cmparable cn nstruments cmercales equvalentes. La versatldad del nstrument y su baj cst sn adecuadas para dstrburlas en una regón y realzar mapes de radacón slar Falta realzar pruebas de permeabldad del nstrument para clmas cn alta precptacón pluval REFERENCIAS Brd, R. (1984) A smple slar spectral mdel fr drect nrmal an d dffuse hrzntal Irradance, Slar Energy 3, Carr, A. and Pryr L. (4) A cmparsn f the perfrmance f dfferent PV mdule types n temperate clmates, Slar Energy 76, Chvelet, N. M. () Estuds de la nfluenca de la reflexón, el ángul de ncdenca y la dstrbucón espectral de la radacón slar en ls generadres ftvltacs. 1ª edcón, pp Edtral Cemat. España. Dursch W. Struss O. Rbert K. () Effcency f selected phtvltac mdules under varyng clmatc cndtns. WREC Brghtn UK. Hys, D; Mnter, M; Bárcena1, H; Cadena, C; Farfán, R (6). Sstema de medda autmatzad y de baj cst para caracterzacón de móduls ftvltacs. Avances en Energías Renvables y Med Ambente Vl a Insttut Argentn de Nrmalzacón (1998). IRAM Móduls ftvltacs. Característcas eléctrcas en cndcnes nrmalzadas. Phtvltac mdules. Methd fr determnng current-vltage characterstcs. Internatnal Electrtechncal Cmmssn (1993) -IEC 6115 (1993-4) Crystallne slcn terrestral phtvltac (PV) mdules - Desgn qualfcatn and type apprval. Kng D.L., Kratchvl J.A., Bysn W.E., and Bwer W.I. (1998) Feld experence wth a new perfrmance characterzatn prcedure fr phtvltac arrays. nd Wrld Cnference and Exhbtn n Phtvltac Slar Energy Cnversn, 6-1 July 1998, Venna, Austra.